JP5657389B2 - Use of vulcanizable rubber mixtures for vulcanizable rubber mixtures and rubber products - Google Patents
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Description
本発明は加硫性ゴム混合物に関し、およびゴム製品、特に車両タイヤおよび車両タイヤトレッドに対するその使用に関するが、風化作用への暴露を有し得るコンベアシステム上のベルト、工業用ホースまたは振動ダンパおよび衝撃ダンパのような工業用ゴム製品に対する加硫性ゴム混合物の使用にも関する。 The present invention relates to vulcanizable rubber mixtures and to their use for rubber products, particularly vehicle tires and vehicle tire treads, but belts, industrial hoses or vibration dampers and impacts on conveyor systems that may have exposure to weathering effects. It also relates to the use of vulcanizable rubber mixtures for industrial rubber products such as dampers.
上述したゴム製品は、実際には種々の要件を満たさなければならない。工業用ゴムの特性を調整するために、加硫製品の特定の物理的特性、機械的特性を最適化しようとする意図で種々の変性された天然および合成のゴムポリマーを用いることが一般的な慣行である。例えば、ゴム製品、特に車両タイヤは、種々の基材上で良好な弾性、低い摩耗および良好な密着力を有する必要があり、高温および低温で特性を維持する必要がある。 The rubber products mentioned above must actually meet various requirements. In order to adjust the properties of industrial rubber, it is common to use various modified natural and synthetic rubber polymers with the intention of optimizing specific physical and mechanical properties of vulcanized products. It is a practice. For example, rubber products, particularly vehicle tires, need to have good elasticity, low wear and good adhesion on various substrates and must maintain their properties at high and low temperatures.
車両タイヤのために用いられる加硫ゴムまたはゴムの使用特性は、特に、用いられるゴムポリマーの選択を介して、用いられるゴムポリマーの官能化を介して、充填剤への化学結合および/または吸着結合/物理結合を介してならびに充填剤および添加剤の選択を介して本質的に調節される。 The use properties of vulcanized rubber or rubber used for vehicle tires, in particular through the selection of the rubber polymer used, through the functionalization of the rubber polymer used, and the chemical bonding and / or adsorption to the filler. It is essentially adjusted through the bond / physical bond and through the choice of fillers and additives.
特にトレッド用のタイヤゴム化合物は、しばしば、アリール側鎖を有するかまたは持たないオレフィンポリマーを含む。タイヤトレッド混合物中で非常にしばしば用いられる材料は、共役ジエンおよび芳香族ビニル化合物で構成されるコポリマーゴムである。SBRゴム(スチレン−ブタジエンゴム)は、この群の最も有名な一員である。 Tire rubber compounds, particularly for treads, often include olefin polymers with or without aryl side chains. A very frequently used material in tire tread mixtures is a copolymer rubber composed of conjugated dienes and aromatic vinyl compounds. SBR rubber (styrene-butadiene rubber) is the most famous member of this group.
ランダムSBRコポリマーと共に、ブロックコポリマーも知られており、ブロックの形成は、幾つかの使用特性に決定的な影響を及ぼすと思われる。 Along with random SBR copolymers, block copolymers are also known, and the formation of blocks appears to have a decisive influence on several use properties.
EP第1110998号明細書は、シラノール基によって末端で変性され、ポリシロキサンスペーサーを有するかまたは持たないジエンポリマーを開示している。ジエンポリマーはSBRゴムであることが可能である。これらのエラストマーは充填剤との相互作用を改善するが、加工するのが難しい。 EP 1110998 discloses diene polymers modified terminally by silanol groups and with or without polysiloxane spacers. The diene polymer can be SBR rubber. These elastomers improve the interaction with the filler, but are difficult to process.
従って、本発明の目的は、加硫製品の性能および所望の機械的特性を損なわずに、鎖端で少なくとも部分的に官能化されているSBR型のプレエラストマーの加工性を改善することである。 Accordingly, it is an object of the present invention to improve the processability of SBR-type pre-elastomers that are at least partially functionalized at the chain ends without compromising the performance and desired mechanical properties of the vulcanized product. .
本明細書において定義されたSBR型のポリマーは、芳香族ビニルモノマーと共役ジエン、好ましくはスチレンと共役ジエンのコポリマーである。SBR型ポリマーは、モノマーのランダム分布、すなわち統計的分布を有してもよく、この例は、一般的なSSBR(スチレンと1,3−ブタジエンのコポリマー)である。SBR型のブロックコポリマー、特にミクロ構造が制御されたSBRポリマーも存在する。 SBR type polymers as defined herein are copolymers of aromatic vinyl monomers and conjugated dienes, preferably styrene and conjugated dienes. The SBR type polymer may have a random distribution of monomers, ie a statistical distribution, an example of which is common SSBR (a copolymer of styrene and 1,3-butadiene). There are also SBR type block copolymers, in particular SBR polymers with controlled microstructure.
本発明の目的は、充填剤、少なくとも1種の充填剤および適切な場合、添加剤に結合するために、1つの鎖端で(末端で)少なくとも官能化された少なくとも1種のポリマーを含む加硫性ゴム混合物であって、前記ゴム混合物中の末端で官能化されたポリマーの量が10〜100phrに達するとともに、以下の項目:
a)前記官能化されたポリマーは式F1−A−F2によって表すことが可能である;
b)あるいは、前記官能化されたポリマーの混合物は、多価カップリング剤によって連結されたF1−A−単位の直鎖または分岐もしくはラジアルのカップリング製品とa)の混合物である
(式中、
F1は、ポリマー鎖の末端官能化を表し、好ましくは、以下の化学基、−OH、−COOH、−COX(Xはハロゲンである)、−SH、−CSSH、−NCO、アミン、エポキシ、S−ヘテロ環式残基およびN−ヘテロ環式残基、好ましくは、ヘテロシクロアルカニルおよびヘテロシクロアルケニル、特にピロリジニルの1つを表し、
F2は、F1とは異なる末端官能化を表し、および
Aは、1種以上の共役ジエンと、所望のいずれかのシス配座またはトランス配座における1種以上の芳香族ビニルモノマーとの間の共重合によって形成されたポリマーのポリマー鎖を表す)
に従うポリマーまたはポリマーの混合物を含むことを特徴とする加硫性ゴム混合物によって解決される。
The object of the present invention is to add a filler, at least one filler and, where appropriate, at least one polymer that is at least functionalized at one chain end (terminally) to bind to the additive. The amount of polymer functionalized at the end in the rubber mixture reaches 10 to 100 phr and the following items:
a) the functionalized polymer can be represented by the formula F1-A-F2;
b) Alternatively, the functionalized polymer mixture is a mixture of a linear or branched or radial coupling product of F1-A-units linked by a polyvalent coupling agent and a), wherein
F1 represents the terminal functionalization of the polymer chain, preferably the following chemical groups: —OH, —COOH, —COX (X is halogen), —SH, —CSSH, —NCO, amine, epoxy, S -Represents a heterocyclic residue and an N-heterocyclic residue, preferably one of heterocycloalkanyl and heterocycloalkenyl, in particular pyrrolidinyl,
F2 represents a terminal functionalization different from F1, and A is between one or more conjugated dienes and one or more aromatic vinyl monomers in any desired cis or trans conformation. (Represents the polymer chain of the polymer formed by copolymerization)
It is solved by a vulcanizable rubber mixture characterized in that it comprises a polymer or a mixture of polymers according to the above.
本明細書において用いられるphr(ゴム100重量部当たりの重量部)という用語は、ゴム工業において配合物を混合するための量に関する日常用語である。個々の物質の重量部において添加された量は、常に、混合物中に存在するゴムの全部の全重量の100重量部を本明細書において基準にしている。
本発明による加硫性ゴム混合物に導入されるポリマーは、四価カップリング剤Cが選択される以下の式によって表すことも可能である。
As used herein, the term phr (parts by weight per 100 parts by weight of rubber) is a daily term for the amount to mix the compound in the rubber industry. The amount added in parts by weight of the individual substances is always based here on 100 parts by weight of the total weight of all the rubber present in the mixture.
The polymer introduced into the vulcanizable rubber mixture according to the invention can also be represented by the following formula in which the tetravalent coupling agent C is selected.
好ましくは、CはSiまたはSnである。原則として、エラストマーのカップリングのためにポリマー化学において一般に用いられるいずれのカップリング剤も用いることが可能である。 Preferably C is Si or Sn. In principle, any coupling agent commonly used in polymer chemistry for the coupling of elastomers can be used.
本発明によるゴム混合物中の特定のポリマーの調製方法は、
−F1による官能化のために官能化開始剤を形成し、その後、共役ジエンと芳香族ビニルモノマーを共重合する工程と、
−代案a)に関して、F2のための官能化剤を添加する、すなわち、まだ活性のアニオン鎖を有するコポリマーを官能化する薬剤を添加する工程と、
−代案b)に関して、カップリング剤を添加し、その後、残りの活性鎖をF2官能化することにより活性ポリマー鎖を部分連結する工程と
を含む。
The process for the preparation of certain polymers in rubber mixtures according to the invention is
Forming a functionalization initiator for functionalization with -F1, followed by copolymerizing a conjugated diene and an aromatic vinyl monomer;
For alternative a) adding a functionalizing agent for F2, ie adding an agent that functionalizes the copolymer still having active anionic chains;
-For alternative b), adding a coupling agent and then partially linking the active polymer chains by F2 functionalizing the remaining active chains.
SBR型のコポリマーの共重合は、通常、溶液中のアニオン重合のプロセスによって達成される。 Copolymerization of SBR type copolymers is usually accomplished by a process of anionic polymerization in solution.
開始剤として、n−ブチル−リチウムを用いることが可能である。官能化された開始剤を生成するために、一般手順として、F1のための官能化剤を最初に開始剤と反応させる。好ましい例において、ピロリジンが用いられる。その高い反応性のゆえに、ピロリジンは、モノマーの存在下でさえ、n−ブチル−リチウムと迅速に反応し、共重合を開始させるタイプのピロリジン−リチウムの官能化開始剤を現場(in situ)で生成させる(K.Moritaら,Polymer Preprints,37(2),頁700,1996年)。 As initiator, n-butyl-lithium can be used. In order to produce a functionalized initiator, as a general procedure, the functionalizing agent for F1 is first reacted with the initiator. In a preferred example, pyrrolidine is used. Because of its high reactivity, pyrrolidine reacts rapidly with n-butyl-lithium, even in the presence of monomers, to initiate a type of pyrrolidine-lithium functional initiator that initiates copolymerization in situ. (K. Morita et al., Polymer Preprints, 37 (2), page 700, 1996).
2以上の官能基を有するカップリング剤は、好ましくは、以下の構造によって表される。 The coupling agent having two or more functional groups is preferably represented by the following structure.
SiRnXm(式中、0≦n≦2、2≦m≦4、n+m=4、X=Halまたは−OR、R=H、各場合に1〜20個の炭素原子を有する直鎖または分岐のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリール、アラルキルまたはビニル) SiR n X m (where 0 ≦ n ≦ 2, 2 ≦ m ≦ 4, n + m = 4, X = Hal or —OR, R = H, in each case a straight chain having 1 to 20 carbon atoms or Branched alkyl, cycloalkyl, aryl, alkylaryl, aralkyl or vinyl)
SnRnXm(式中、0≦n≦2、2≦m≦4、n+m=4、X=Halまたは−OR、R=H、各場合に1〜20個の炭素原子を有する直鎖または分岐のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリール、アラルキルまたはビニル) SnR n X m (where 0 ≦ n ≦ 2, 2 ≦ m ≦ 4, n + m = 4, X = Hal or —OR, R = H, in each case a straight chain having 1-20 carbon atoms or Branched alkyl, cycloalkyl, aryl, alkylaryl, aralkyl or vinyl)
R(R’)m(式中、RはHを除き上の通りであり、R’はビニル基であり、mは、2から4まで異なる単位の数である);ビニルカップリング剤として、ジビニルベンゼン(DVB)を用いることが可能である。 R (R ′) m (wherein R is as above except H, R ′ is a vinyl group, m is the number of units different from 2 to 4); Divinylbenzene (DVB) can be used.
しかし、カップリング剤が四塩化ケイ素(SiCl4)または四塩化第二錫(SnCl4)であることが最も好ましい。 Most preferably, however, the coupling agent is silicon tetrachloride (SiCl 4 ) or stannic tetrachloride (SnCl 4 ).
好ましくは、本発明による加硫性ゴム混合物中に含まれるポリマー鎖単位Aは、ランダムに、すなわち、統計的に重合されたポリマーであり、すなわち、「A」は、コモノマー単位のランダム分布、すなわち、統計的分布を有する。 Preferably, the polymer chain units A contained in the vulcanizable rubber mixture according to the invention are randomly, ie statistically polymerized polymers, ie “A” is a random distribution of comonomer units, ie Have a statistical distribution.
ジオレフィンは、一般に、4〜約10個の炭素原子を有するジエンモノマーであることが可能であり、特定の例は、1,3−ブタジエン、2−アルキル−1,3−ブタジエン、2,3−ジアルキル−1,3−ブタジエン、2−アルキル−3−アルキル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、2,4−ヘキサジエンなどである。 The diolefin can generally be a diene monomer having from 4 to about 10 carbon atoms, specific examples being 1,3-butadiene, 2-alkyl-1,3-butadiene, 2,3 -Dialkyl-1,3-butadiene, 2-alkyl-3-alkyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 2,4-hexadiene and the like.
ポリイソプレンは、1,4−ポリイソプレンまたは3,4−ポリイソプレンのいずれかであることが可能である。ポリブタジエンは、1,4−ポリブタジエンまたはビニル−ポリブタジエンのいずれかであることが可能である。 The polyisoprene can be either 1,4-polyisoprene or 3,4-polyisoprene. The polybutadiene can be either 1,4-polybutadiene or vinyl-polybutadiene.
最も好ましくは、鎖Aの共役ジエンは、ブタジエン、好ましくは1,3−ブタジエンである。イソプレン、またはブタジエンおよび/またはイソプレンの混合物も本発明の範囲内で用いることが可能である。 Most preferably, the conjugated diene of chain A is butadiene, preferably 1,3-butadiene. Isoprene or a mixture of butadiene and / or isoprene can also be used within the scope of the present invention.
本発明の好ましい実施形態において、芳香族ビニル化合物はスチレンである。オルトメチルスチレン、メタメチルスチレンおよび/またはパラメチルスチレン、ビニルトルエン、p−t−ブチルスチレン、メトキシスチレン、ビニルメシチレンおよび/またはジビニルベンゼンは商業的な重要性が低い。それにもかかわらず、それらも用いるか、または添加することが可能である。 In a preferred embodiment of the present invention, the aromatic vinyl compound is styrene. Orthomethyl styrene, metamethyl styrene and / or paramethyl styrene, vinyl toluene, pt-butyl styrene, methoxy styrene, vinyl mesitylene and / or divinyl benzene are of low commercial importance. Nevertheless, they can also be used or added.
主鎖ポリマーは、共役ジエンおよび芳香族ビニル化合物で構成され、そして2〜10単位、好ましくは3〜10単位、より好ましくは3〜6単位の長さのコモノマーのミクロブロックを含むミクロシーケンス重合されたコポリマーであることが可能である。 The main chain polymer is composed of a conjugated diene and an aromatic vinyl compound and is microsequence polymerized comprising 2 to 10 units, preferably 3 to 10 units, more preferably 3 to 6 units long comonomer microblocks. It can be a copolymer.
ポリマー鎖A中の1,2−ビニル単位の含有率は、コポリマーに導入された共役ジエンの合計を基準にして、好ましくは8%〜80%、より好ましくは11%〜80%、なおより好ましくは10%〜70%であり、用いられる共役ジエンに応じて1,4−シス単位および1,4−トランス単位ならびに3,4−ビニル単位の異なる含有率を示すことも可能である。 The content of 1,2-vinyl units in the polymer chain A is preferably 8% to 80%, more preferably 11% to 80%, even more preferably, based on the total of conjugated dienes introduced into the copolymer Is from 10% to 70%, and it is also possible to show different contents of 1,4-cis and 1,4-trans units and 3,4-vinyl units depending on the conjugated diene used.
重量%におけるポリマー鎖Aの組成は、好ましくは、芳香族ビニルモノマーに関して5%〜50%の範囲内であり、共役ジエンに関して50%〜95%の範囲内であり、好ましくは、芳香族ビニルモノマーに関して15%〜40%の範囲内であり、共役ジエンに関して60%〜85%の範囲内である。 The composition of polymer chain A in weight percent is preferably in the range of 5% to 50% for aromatic vinyl monomers and in the range of 50% to 95% for conjugated dienes, preferably aromatic vinyl monomers. In the range of 15% to 40% and in the range of 60% to 85% with respect to the conjugated diene.
鎖Aのポリマーのために、以下の条件の少なくとも1つは満たされるべきである。ムーニー粘度(100℃におけるML1+1)は、好ましくは30〜90の範囲内である。平均分子量は、ポリスチレン標準に基づいてMw=80,000〜700,000の範囲内であり、多分散性は1.05〜4.0の範囲内である。ガラス転移温度Tgは−92℃〜−1℃の範囲内である。 For the polymer of chain A, at least one of the following conditions should be met. The Mooney viscosity (ML1 + 1 at 100 ° C.) is preferably in the range of 30 to 90. The average molecular weight is in the range of Mw = 80,000 to 700,000 based on polystyrene standards, and the polydispersity is in the range of 1.05 to 4.0. The glass transition temperature Tg is in the range of -92 ° C to -1 ° C.
有利には、混合物は、a)またはb)に従うエラストマー30〜90phrを含み、残留ゴム含有率10〜70phrは、好ましくは、天然ゴム(NR)、合成ポリイソプレン(IR)、ポリブタジエン(BR)またはポリクロロプレン(CR)、スチレンブタジエン(SBR)、イソプレンブタジエン(IBR)またはスチレンイソプレンブタジエン(SIBR)の群からの少なくとも1種のエラストマーゴムで構成される。 Advantageously, the mixture comprises 30 to 90 phr of elastomer according to a) or b) and a residual rubber content of 10 to 70 phr is preferably natural rubber (NR), synthetic polyisoprene (IR), polybutadiene (BR) or It is composed of at least one elastomer rubber from the group of polychloroprene (CR), styrene butadiene (SBR), isoprene butadiene (IBR) or styrene isoprene butadiene (SIBR).
a)すなわち、F1−A−F2に従う直鎖ポリマー対アストラルカップリング製品またはラジエーティングカップリング製品(F1−A)nC(式中、nはCの結合数に対応する)の比は、最も有利には、90:10〜10:90、好ましくは80:20〜50:50、より好ましくは80:20〜60:40の範囲内である。 a) That is, the ratio of linear polymer according to F1-A-F2 to astral coupling product or radiator coupling product (F1-A) n C, where n corresponds to the number of bonds in C Most advantageously, it is in the range of 90:10 to 10:90, preferably 80:20 to 50:50, more preferably 80:20 to 60:40.
官能基および好ましくは鎖末端基F2は、好ましくは、以下のリスト;エラストマーの重量に基づく官能化度:30%〜100%、好ましくは50〜95%、特に好ましくは75%〜95%;
各場合にスペーサーを伴いまたは伴わずに前記ポリマー鎖に結合されたシリル、シラノール、またはポリシロキサン基、およびアミノ基を含むシロキサン基およびポリシロキサン基を含むシロキサン基、および好ましくは、構造:−SiH2(OH)、−Si(R1)2(OH)、−SiH(OH)2、−SiR1(OH)2、−Si(OH)3、−Si(OR1)3、−(SiR1R2O)x−R3、−Si(R3)3−m(X)m(式中、Xはハロゲンであり、xは反復単位の数であり、1〜500であり、mは連結基の数であり、0〜3であり、R1およびR2は同じかまたは異なり、各場合に1〜20個の炭素原子を有する好ましくは直鎖または分岐のアルコキシまたはアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリール、アラルキルまたはビニル基であり、R3は、H、または1〜20個の炭素原子または単核アリール基を有する直鎖または分岐のアルキル、および式−A1−Si−(A2−N((Hk/R1)2−k)))y(OR1)z(R3)3−(y+z)(式中、R1およびR2が同じかまたは異なるとともに、各場合に1〜20個の炭素原子および単核アリール基を有する直鎖または分岐アルキル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリール、アラルキルまたはビニル基であることが可能であることを条件として、kは0から2まで異なることが可能であり、yは1から3まで異なることが可能であり、zは0から2まで異なることが可能であり、0≦y+z≦3、R3はH、または各場合に1〜20個の炭素原子または単核アリール基を有する直鎖または分岐アルキルであり、A1およびA2は、12個以下の炭素原子の鎖、直鎖または分岐の、好ましくはアルキル、アリルまたはビニルである)によって表されるアミン基を含むシロキサン基である)によって好ましくは表される前記シリル、シラノールまたはシロキサン基;から選択された官能基である。
The functional groups and preferably the chain end groups F2 are preferably the following list; degree of functionalization based on the weight of the elastomer: 30% to 100%, preferably 50 to 95%, particularly preferably 75% to 95%;
Silyl, silanol, or polysiloxane groups bonded to the polymer chain with or without spacers in each case, and siloxane groups containing amino groups and siloxane groups containing polysiloxane groups, and preferably the structure: -SiH 2 (OH), —Si (R 1 ) 2 (OH), —SiH (OH) 2 , —SiR 1 (OH) 2 , —Si (OH) 3 , —Si (OR 1 ) 3 , — (SiR 1) R 2 O) x -R 3 , -Si (R 3 ) 3-m (X) m (wherein X is halogen, x is the number of repeating units, 1 to 500, and m is linked) The number of groups, 0 to 3, R 1 and R 2 are the same or different, in each case preferably 1-20 carbon atoms, preferably straight-chain or branched alkoxy or alkyl, cycloalkyl, aryl , An alkylaryl, aralkyl or vinyl group, wherein R 3 is H, or a linear or branched alkyl having 1-20 carbon atoms or a mononuclear aryl group, and the formula -A1-Si- (A2-N ((H k / R 1 ) 2-k) )) y (OR 1 ) z (R 3 ) 3- (y + z) (wherein R 1 and R 2 are the same or different, and in each case 1 to K can vary from 0 to 2 provided that it can be a straight or branched alkyl, cycloalkyl, aryl, alkylaryl, aralkyl or vinyl group having 20 carbon atoms and a mononuclear aryl group. , Y can vary from 1 to 3, z can vary from 0 to 2, 0 ≦ y + z ≦ 3, R 3 is H, or 1-20 in each case of Linear or branched alkyl having a primary atom or a mononuclear aryl group, wherein A1 and A2 are chains of up to 12 carbon atoms, linear or branched, preferably alkyl, allyl or vinyl). A functional group selected from the above silyl, silanol or siloxane groups, preferably represented by:
官能化F2は、通常は官能化停止剤を介して導入できる。代案として、重合が停止すると、活性ポリマー鎖端は、末端に付加されるべき所望の官能基を含む化合物と反応させることが可能であり、適する脱離基も含む。例として、これは、当業者に先行技術から前に知られている通り、エチレンオキシド、ベンゾフェノン、二酸化炭素、ジアルキルアミノベンズアルデヒド、二硫化炭素、アルコキシシラン、アルキルフェノキシシラン、フェノキシシランなどの化合物と反応性ポリマー末端との反応を介して達成することが可能である。例として、EP第396,780号明細書またはEP第849,333号明細書は適するプロセスおよび基を列挙している。 Functionalized F2 can usually be introduced via a functionalization terminator. Alternatively, once the polymerization is stopped, the active polymer chain end can be reacted with a compound containing the desired functional group to be added to the end and also includes a suitable leaving group. By way of example, this is reactive with compounds such as ethylene oxide, benzophenone, carbon dioxide, dialkylaminobenzaldehyde, carbon disulfide, alkoxysilane, alkylphenoxysilane, phenoxysilane, etc. as previously known from the prior art to those skilled in the art. It can be achieved via reaction with polymer ends. By way of example, EP 396,780 or EP 849,333 lists suitable processes and groups.
好ましい実施形態において、F2は、一般式−[−−Si(アルキル)2−O−]x−(式中、xは鎖当たり1〜500単位の範囲内である)、その後にシラノール末端−[−−Si(アルキル)2−OH]が続くポリシロキサン基である。最も好ましい実施形態において、アルキルはメチルである。従って、F2は、連鎖停止剤としてヘキサメチルシクロトリシロキサン(D3)により導入することが可能である。 In a preferred embodiment, F2 is of the general formula-[-Si (alkyl) 2- O-] x- , where x is in the range of 1 to 500 units per chain, followed by a silanol terminated-[ --Si (alkyl) 2- OH] followed by a polysiloxane group. In the most preferred embodiment, alkyl is methyl. Therefore, F2 can be introduced by hexamethylcyclotrisiloxane (D 3 ) as a chain terminator.
それによると、a)に従うポリマーの非常に好ましい実施形態は、「アミン−A−(SiR1R2−O−)xSiR1R2OH(式中、R1、R2=アルキルおよびx=1〜500)である。アミン基は、式−N(R1)2、−N(R2)2、−N(R1R2)、−N(R1)H、−N(R2)H、−NH2(式中、R1およびR2=各場合に1〜20個の炭素原子を有する直鎖または分岐アルキル、シクロアルキル、アリール、アルカリール、アラルキルまたはビニル基)の1つによって表すことが可能である。有利には、AはS−SSBRであり、R1=R2=CH3である。分岐カップリング製品またはアストラルカップリング製品の非常に好ましい実施形態は、(アミン−A−)nC(式中、上と同じ項目およびC=SnまたはSi)である。 According to it, a highly preferred embodiment of the polymer according to a) is “Amine-A- (SiR 1 R 2 —O—) x SiR 1 R 2 OH, wherein R 1 , R 2 = alkyl and x = 1-500) The amine groups are of the formula -N (R 1 ) 2 , -N (R 2 ) 2 , -N (R 1 R 2 ), -N (R 1 ) H, -N (R 2 ) H, —NH 2 , wherein R 1 and R 2 = in each case a linear or branched alkyl, cycloalkyl, aryl, alkaryl, aralkyl or vinyl group having 1 to 20 carbon atoms Advantageously, A is S-SSBR and R 1 = R 2 = CH 3. A highly preferred embodiment of a branched or astral coupling product is (amine -A-) in n C (wherein, same as above Eye and C = a Sn or Si).
ポリシロキサンシーケンスまたはポリシロキサンブロックもポリマー鎖に沿って導入し分配することが可能である。但し、ポリシロキサンシーケンスまたはポリシロキサンブロックは選択的に末端である。 Polysiloxane sequences or polysiloxane blocks can also be introduced and distributed along the polymer chain. However, the polysiloxane sequence or polysiloxane block is optionally terminal.
官能化、F1およびF2、は、ゴムと充填剤、すなわち、カーボンブラック系充填剤または酸化ケイ素系(この場合、好ましくは一般にホワイト)充填剤との間の粘着力または結合力を改善するために導入される。 Functionalization, F1 and F2, to improve the adhesion or bond strength between rubber and filler, ie carbon black filler or silicon oxide (preferably generally white in this case) filler be introduced.
混合物は、可塑剤、酸化防止剤、UV安定剤、離型剤、加硫促進剤および加硫遅延剤、活性剤、例えば、酸化亜鉛および脂肪酸(例えば、ステアリン酸)、従来の重量部のワックスおよび混練助剤などの従来の添加剤を更に含むことが可能である。二官能性カップリング剤、特に好ましくは、シランおよびアミンもゴム混合物のための添加剤として用いることが可能である。 The mixture comprises plasticizers, antioxidants, UV stabilizers, mold release agents, vulcanization accelerators and retardants, activators such as zinc oxide and fatty acids (eg stearic acid), conventional parts by weight of wax. And conventional additives such as kneading aids. Bifunctional coupling agents, particularly preferably silanes and amines, can also be used as additives for the rubber mixture.
混合物中に存在する充填剤は、好ましくは、「ホワイト充填剤」として知られているものまたはカーボンブラックであることが可能である。好ましい一実施形態において、充填剤は、少なくとも1種の酸化ケイ素系充填剤(シリカ、ケイ酸)を含むか、または個々にまたは混合物中に別の「ホワイト」充填剤を含み、そして混合物中にカーボンブラックも含むことも可能である。 The filler present in the mixture can preferably be what is known as a “white filler” or carbon black. In a preferred embodiment, the filler comprises at least one silicon oxide-based filler (silica, silicic acid), or comprises a separate “white” filler individually or in the mixture, and in the mixture Carbon black can also be included.
充填剤は、好ましくは、少なくとも1種の酸化ケイ素系充填剤および少なくとも1つのカーボンブラックグレードで構成される混合物を含む。工業用ゴム成形品およびタイヤ混合物のために適するケイ素系充填剤およびカーボンブラックは先行技術において知られており、本明細書において用いることが可能である。混合物の充填剤およびゴムは、同様に、ゴム混合物に関する先行技術から原則的に知られている方式で変性されていることが可能である。 The filler preferably comprises a mixture composed of at least one silicon oxide based filler and at least one carbon black grade. Silicone fillers and carbon blacks suitable for industrial rubber moldings and tire mixtures are known in the prior art and can be used herein. The fillers and rubbers of the mixture can likewise be modified in a manner known in principle from the prior art relating to rubber mixtures.
ホワイト充填剤は、更に好ましくは、酸化および/または水酸化無機充填剤もしくは鉱物充填剤であることが可能であるか、またはこれらの物質の所望のいずれかの組み合わせを含むことが可能である。ホワイト充填剤は、好ましくは、シリカ(SiO2)、フィロシリケート、チョーク、澱粉、およびアルミニウム、マグネシウム、チタンまたは亜鉛の酸化物および/または水酸化物の群から選択されている。 The white filler can more preferably be an oxidised and / or hydrated inorganic filler or mineral filler, or can comprise any desired combination of these materials. The white filler is preferably selected from the group of silica (SiO 2 ), phyllosilicate, chalk, starch, and oxides and / or hydroxides of aluminum, magnesium, titanium or zinc.
混合物中の充填剤の存在する比率は、有利には20〜200phr、好ましくは30〜150phr、より好ましくは30〜130phrである。 The proportion of filler present in the mixture is advantageously 20 to 200 phr, preferably 30 to 150 phr, more preferably 30 to 130 phr.
本発明は、ゴム製品、特に車両タイヤ、好ましくは車両タイヤトレッド、ホース、ベルト、工業用成形品、振動ダンパまたは衝撃ダンパまたはワイヤコーティングおよび製品自体の生産のために上述した通りの本発明によるゴム混合物の使用も包含する。すべてのこれらの製品は、本発明によるゴムエラストマーの改善された特性、特に加硫前の改善された加工性から恩恵を受ける。 The invention relates to a rubber product, in particular a vehicle tire, preferably a vehicle tire tread, a hose, a belt, an industrial molding, a vibration damper or an impact damper or wire coating and a rubber according to the invention as described above for the production of the product itself. It also encompasses the use of mixtures. All these products benefit from the improved properties of the rubber elastomer according to the invention, in particular the improved processability before vulcanization.
以下の実施例および試験に関連して今本発明をより詳しく説明する。実施例および試験は本発明のより容易な理解のみのため、すなわち、例示目的のみのために示し、決して本発明の範囲を定める積もりではない。 The invention will now be described in more detail in connection with the following examples and tests. The examples and tests are given for easier understanding of the invention only, ie for illustrative purposes only, and are not intended to define the scope of the invention in any way.
以下の実施例において言及されたポリマーを次の通り示す。 The polymers mentioned in the following examples are shown as follows.
改善された加工性は、最小トルクの値によって例示された、本発明によるゴム混合物の加硫の前のより低い粘度において明らかである。従って、本発明による実施例は本発明の目的に対して所望の特性を示している。 The improved processability is evident at the lower viscosity before vulcanization of the rubber mixture according to the invention, exemplified by the value of the minimum torque. Accordingly, embodiments according to the present invention exhibit desirable properties for the purposes of the present invention.
試験片を試験するとき、以下の試験方法を用いた。
−DIN53505に対する室温および70℃でのショアA硬度
−DIN53512に対する室温および70℃での反発弾性
−DIN53504に対する室温での引張強度
−DIN53504に対する室温での破断点伸び(引裂き伸び)
−DIN53504に対する室温での100%静的伸びおよび300%静的伸びでの応力値
−DIN53523による最小トルク
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下も含み得る。
1.充填剤、少なくとも1種の充填剤および適切な場合、添加剤に結合するために、1つの鎖端で(末端で)少なくとも官能化された少なくとも1種のポリマーを含む加硫性ゴム混合物であって、前記ゴム混合物中の末端で官能化されたポリマーの量が10〜100phrに達するとともに、以下の項目:
a)前記官能化されたポリマーは式F1−A−F2によって表すことが可能である;
b)あるいは、前記官能化されたポリマーの混合物は、多価カップリング剤、好ましくはSnまたはSiによって連結されたF1−A−単位のアストラルカップリング製品またはラジアルカップリング製品とa)の混合物である(式中、F1は、前記ポリマー鎖の末端官能化を表し、好ましくは、以下の化学基、−OH、−COOH、−COX(Xはハロゲンである)、−SH、−CSSH、−NCO、アミン、エポキシ、S−ヘテロ環式残基およびN−ヘテロ環式残基、好ましくは、ヘテロシクロアルカニルおよびヘテロシクロアルケニル、特にピロリジニルの1つを表し、F2は、F1とは異なる末端官能化を表し、およびAは、1種以上の共役ジエンと、1種以上の芳香族ビニルモノマーとの間の共重合によって形成されたポリマーのポリマー鎖を表す)
に従うポリマーまたはポリマーの混合物を含むことを特徴とする加硫性ゴム混合物。
2.Aがランダムに、または、統計的に重合されたポリマーである上記1に記載の加硫性ゴム混合物。
3.鎖Aの共役ジエンが、ブタジエン、好ましくは、1,3−ブタジエンまたはイソプレンもしくはブタジエンおよび/またはイソプレンの混合物である上記1または2に記載の加硫性ゴム混合物。
4.前記芳香族ビニル化合物が、スチレン、オルトメチルスチレン、メタメチルスチレンおよび/またはパラメチルスチレン、ビニルトルエン、p−t−ブチルスチレン、メトキシスチレン、ビニルメシチレンおよび/またはジビニルベンゼンである上記1〜3のいずれか一項に記載の加硫性ゴム混合物。
5.共役ジエンおよび芳香族ビニル化合物で構成されるミクロシーケンス重合されたコポリマーである主鎖ポリマーが、2から10単位、好ましくは3から10単位、より好ましくは3から6単位の長さのコモノマーのミクロブロックを含むことを特徴とする上記1〜4のいずれか一項に記載の加硫性ゴム混合物。
6.ポリマー鎖A中の1,2−ビニル単位の含有率が、前記コポリマー中に導入された共役ジエンの合計を基準にして8%〜80%、好ましくは11%〜80%、より好ましくは10%〜70%であり、用いられる共役ジエンに応じて1,4−シスおよび1,4−トランス単位ならびに3,4−ビニルの異なる含有率を示すこともできることを特徴とする上記1〜5のいずれか一項に記載の加硫性ゴム混合物。
7.重量%におけるポリマー鎖Aの組成が、芳香族ビニルモノマーに関して5%〜50%の範囲内であり、共役ジエンに関して50%〜95%の範囲内であり、好ましくは、芳香族ビニルモノマーに関して15%〜40%の範囲内であり、共役ジエンに関して60%〜85%の範囲内であることを特徴とする上記1〜6のいずれか一項に記載の加硫性ゴム混合物。
8.鎖Aのポリマーに関する以下の条件、ムーニー粘度(100℃におけるML1+4);30〜90の範囲内、ポリスチレン標準に基づく平均分子量;Mw=80,000〜700,000の範囲内、多分散性;1.05〜4.0の範囲内、ガラス転移温度Tg;−92℃〜−1℃の範囲内;の少なくとも1つを満たすことを特徴とする上記1〜7のいずれか一項に記載の加硫性ゴム混合物。
9.前記混合物がa)またはb)に従うエラストマー30〜90phrを含み、残留ゴム分10〜70phrが、好ましくは、天然ゴム(NR)、合成ポリイソプレン(IR)、ポリブタジエン(BR)またはポリクロロプレン(CR)、SBR、IBRまたはSIBRの群からの少なくとも1種のエラストマーゴムで構成される上記1〜8のいずれか一項に記載の加硫性ゴム混合物。
10.F2が以下のリスト;エラストマーの重量に基づく官能化度:30%〜100%、好ましくは50〜95%、特に好ましくは75%〜95%;各場合にスペーサーを伴いまたは伴わずに前記ポリマー鎖に結合されたシリル、シラノール、またはポリシロキサン基、およびアミノ基を含むシロキサン基およびポリシロキサン基を含むシロキサン基、および好ましくは、構造:−SiH 2 (OH)、−Si(R 1 ) 2 (OH)、−SiH(OH) 2 、−SiR 1 (OH) 2 、−Si(OH) 3 、−Si(OR 1 ) 3 、−(SiR 1 R 2 O) x −R 3 、−Si(R 3 ) 3−m (X) m (式中、Xはハロゲンであり、xは反復単位の数であり、1〜500であり、mは連結基の数であり、0〜3であり、R 1 およびR 2 は同じかまたは異なり、各場合に1〜20個の炭素原子を有する好ましくは直鎖または分岐のアルコキシまたはアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリール、アラルキルまたはビニル基であり、R 3 は、Hまたは1〜20個の炭素原子または単核アリール基を有する直鎖または分岐のアルキル、および式−Al−Si−(A2−N((H k /R 1 ) 2−k) )) y (OR 1 ) z (R 3 ) 3−(y+z) (式中、R 1 およびR 2 が同じかまたは異なるとともに、各場合に1〜20個の炭素原子および単核アリール基を有する直鎖または分岐アルキル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリール、アラルキルまたはビニル基であることが可能であることを条件として、kは0から2まで異なることが可能であり、yは1から3まで異なることが可能であり、zは0から2まで異なることが可能であり、0≦y+z≦3、R 3 はHもしくは各場合に1〜20個の炭素原子または単核アリール基を有する直鎖または分岐アルキルであり、A1およびA2は、12個以下の炭素原子の鎖、直鎖または分岐の、好ましくはアルキル、アリルまたはビニルである)によって表されるアミン基を含むシロキサン基である)によって好ましくは表される前記シリル、シラノールまたはシロキサン基;から選択された官能基であることを特徴とする上記1〜9のいずれか一項に記載の加硫性ゴム混合物。
11.充填剤が、好ましくはシリカ(SiO 2 )、フィロシリケート、チョーク;アルミニウム、マグネシウム、チタンまたは亜鉛の酸化物および/または水酸化物の群から選択された酸化および/または水酸化無機充填剤もしくは鉱物充填剤から完全にまたは主としてなることを特徴とする上記1〜10のいずれか一項に記載の加硫性ゴム混合物。
12.前記混合物中の充填剤の存在する比率が20〜200phr、好ましくは30〜150phr、より好ましくは30〜130phrであることを特徴とする上記11に記載の加硫性ゴム混合物。
13.ゴム製品、特に車両タイヤ、好ましくは車両タイヤトレッド、ホース、ベルト、工業用成形品もしくは振動ダンパまたは衝撃ダンパの生産のための上記1〜12のいずれか一項に記載のゴム混合物の使用。
14.上記1〜13のいずれか一項に記載の加硫ゴム混合物を含む工業用ゴム製品。
15.前記製品が車両タイヤのためのトレッドであることを特徴とする上記14に記載の工業用ゴム製品。
16.上記15に記載のトレッドを有する車両タイヤ。
When testing specimens, the following test methods were used.
-Shore A hardness at room temperature and 70 ° C for DIN 53505-Rebound resilience at room temperature and 70 ° C for DIN 53512-Tensile strength at room temperature for DIN 53504-Elongation at break (tear elongation) at room temperature for DIN 53504
-Stress values at 100% static elongation and 300% static elongation at room temperature for DIN 53504-Minimum torque according to DIN 53523
In addition, although this application is related with the invention as described in a claim, the following may also be included as another aspect.
1. A vulcanizable rubber mixture comprising a filler, at least one filler and, where appropriate, at least one polymer functionalized at least at one chain end (terminally) to bind to the additive. The amount of terminally functionalized polymer in the rubber mixture reaches 10 to 100 phr and the following items:
a) the functionalized polymer can be represented by the formula F1-A-F2;
b) Alternatively, the mixture of functionalized polymers is a mixture of a) with a multivalent coupling agent, preferably an F1-A-unit astral coupling product or radial coupling product linked by Sn or Si and a). Wherein F1 represents terminal functionalization of the polymer chain, preferably the following chemical groups: —OH, —COOH, —COX (X is halogen), —SH, —CSSH, —NCO , Amine, epoxy, S-heterocyclic residue and N-heterocyclic residue, preferably one of heterocycloalkanyl and heterocycloalkenyl, especially pyrrolidinyl, wherein F2 is a terminal function different from F1 And A represents a polymer formed by copolymerization between one or more conjugated dienes and one or more aromatic vinyl monomers. Represents an Rimmer chain)
A vulcanizable rubber mixture, characterized in that it comprises a polymer or a mixture of polymers according to 1.
2. 2. The vulcanizable rubber mixture according to 1 above, wherein A is a polymer polymerized randomly or statistically.
3. 3. The vulcanizable rubber mixture according to 1 or 2 above, wherein the conjugated diene of chain A is butadiene, preferably 1,3-butadiene or isoprene or a mixture of butadiene and / or isoprene.
4). The above 1-3, wherein the aromatic vinyl compound is styrene, orthomethyl styrene, metamethyl styrene and / or paramethyl styrene, vinyl toluene, pt-butyl styrene, methoxy styrene, vinyl mesitylene and / or divinyl benzene. The vulcanizable rubber mixture according to any one of the above.
5. A main chain polymer, which is a microsequence polymerized copolymer composed of a conjugated diene and an aromatic vinyl compound, is a micromonomer of a comonomer having a length of 2 to 10 units, preferably 3 to 10 units, more preferably 3 to 6 units. The vulcanizable rubber mixture according to any one of the above 1 to 4, which comprises a block.
6). The content of 1,2-vinyl units in the polymer chain A is 8% to 80%, preferably 11% to 80%, more preferably 10%, based on the total of conjugated dienes introduced in the copolymer Any of the above 1 to 5 characterized in that it can show different contents of 1,4-cis and 1,4-trans units and 3,4-vinyl depending on the conjugated diene used A vulcanizable rubber mixture according to claim 1.
7). The composition of polymer chain A in weight percent is in the range of 5% to 50% for aromatic vinyl monomers, in the range of 50% to 95% for conjugated dienes, preferably 15% for aromatic vinyl monomers The vulcanizable rubber mixture according to any one of the above 1 to 6, characterized in that it is in the range of -40% and in the range of 60% to 85% with respect to the conjugated diene.
8). The following conditions for the polymer of chain A: Mooney viscosity (ML1 + 4 at 100 ° C.); in the range of 30-90, average molecular weight based on polystyrene standards; in the range of Mw = 80,000-700,000, polydispersity; 1 The additive according to any one of 1 to 7 above, which satisfies at least one of the following: 0.05 to 4.0, glass transition temperature Tg; -92 ° C to -1 ° C. Sulfur rubber mixture.
9. Said mixture comprises an elastomer 30-90 phr according to a) or b) and a residual rubber content 10-70 phr is preferably natural rubber (NR), synthetic polyisoprene (IR), polybutadiene (BR) or polychloroprene (CR). The vulcanizable rubber mixture according to any one of the above 1 to 8, which is composed of at least one elastomer rubber from the group of SBR, SBR, IBR or SIBR.
10. F2 is the following list; degree of functionalization based on the weight of the elastomer: 30% to 100%, preferably 50 to 95%, particularly preferably 75% to 95%; in each case with or without a spacer Silyl, silanol, or polysiloxane groups bonded to siloxane groups, and siloxane groups containing amino groups and siloxane groups containing polysiloxane groups, and preferably the structures: —SiH 2 (OH), —Si (R 1 ) 2 ( OH), - SiH (OH) 2, -SiR 1 (OH) 2, -Si (OH) 3, -Si (OR 1) 3, - (SiR 1 R 2 O) x -R 3, -Si (R 3 ) 3-m (X) m (wherein X is halogen, x is the number of repeating units, 1 to 500, m is the number of linking groups, 0 to 3; R 1 and R 2 are the same Or in each case preferably a straight-chain or branched alkoxy or alkyl, cycloalkyl, aryl, alkylaryl, aralkyl or vinyl group having 1 to 20 carbon atoms, R 3 is H or 1 to straight or branched alkyl having 20 carbon atoms or mononuclear aryl group, and the formula -Al-Si- (A2-N ( (H k / R 1) 2-k))) y (oR 1) z (R 3 ) 3- (y + z) wherein R 1 and R 2 are the same or different and in each case 1-20 carbon atoms and a mononuclear aryl group, a straight-chain or branched alkyl, cycloalkyl , K can vary from 0 to 2 and y is 1 provided that it can be an aryl, alkylaryl, aralkyl or vinyl group 3 can be different, z can be different from 0 to 2, 0 ≦ y + z ≦ 3, R 3 is H or in each case 1-20 carbon atoms or a mononuclear aryl group. A linear or branched alkyl having A1 and A2 are siloxane groups containing amine groups represented by a chain of up to 12 carbon atoms, linear or branched, preferably alkyl, allyl or vinyl) 10. The vulcanizable rubber mixture according to any one of the above 1 to 9, wherein the vulcanizable rubber mixture is a functional group selected from the silyl, silanol or siloxane groups preferably represented by
11. Filler is preferably silica (SiO 2 ), phyllosilicate, chalk; oxidized and / or hydroxylated inorganic filler or mineral selected from the group of oxides and / or hydroxides of aluminum, magnesium, titanium or zinc 11. The vulcanizable rubber mixture according to any one of the above 1 to 10, which consists entirely or mainly of a filler.
12 The vulcanizable rubber mixture as described in 11 above, wherein the proportion of the filler in the mixture is 20 to 200 phr, preferably 30 to 150 phr, more preferably 30 to 130 phr.
13. Use of a rubber mixture according to any one of claims 1 to 12 for the production of rubber products, in particular vehicle tires, preferably vehicle tire treads, hoses, belts, industrial moldings or vibration dampers or impact dampers.
14 An industrial rubber product comprising the vulcanized rubber mixture according to any one of 1 to 13 above.
15. 15. The industrial rubber product as described in 14 above, wherein the product is a tread for a vehicle tire.
16. 16. A vehicle tire having the tread described in 15.
Claims (16)
a)前記官能化されたポリマーは式F1−A−F2によって表すことが可能である;
b)あるいは、前記官能化されたポリマーの混合物は、SnまたはSiによって連結されたF1−A−単位のアストラルカップリング製品またはラジアルカップリング製品とa)の混合物である(式中、F1は、前記ポリマー鎖の末端官能化を表し、そしてN−ヘテロ環式残基を表し、F2は、一般式[Si(アルキル) 2 −O−] x (式中、xは鎖当たり1〜500単位の範囲内である)、その後にシラノール末端[Si(アルキル) 2 −OH]が続くポリシロキサン基を表し、およびAは、1種以上の共役ジエンと、1種以上の芳香族ビニルモノマーとの間の共重合によって形成されたポリマーのポリマー鎖を表す)
に従うポリマーまたはポリマーの混合物を含み、そして前記添加剤が、可塑剤、酸化防止剤、UV安定剤、離型剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、活性剤、ワックス、混練助剤および二官能性カップリング剤からなる群から選択されることを特徴とする加硫性ゴム混合物。 Vulcanizable rubber comprising at least one polymer functionalized at the end of the chain (terminally) for bonding to the filler and at least one filler and with or without additives The amount of the polymer functionalized at the end in the rubber mixture reaches 10-100 phr and the following items:
a) the functionalized polymer can be represented by the formula F1-A-F2;
b) Alternatively, the mixture of functionalized polymers is a mixture of a) with astral or radial coupling products of F1-A-units linked by Sn or Si, where F1 is Represents terminal functionalization of the polymer chain and represents an N-heterocyclic residue, F2 is of the general formula [Si (alkyl) 2- O-] x , where x is 1 to 500 units per chain Represents a polysiloxane group followed by a silanol terminated [Si (alkyl) 2- OH] , and A represents between one or more conjugated dienes and one or more aromatic vinyl monomers. Represents the polymer chain of a polymer formed by copolymerization of
Look containing a polymer or mixture of polymers according to and said additive, a plasticizer, antioxidants, UV stabilizers, mold release agents, vulcanization accelerators, vulcanization retarder, activator, waxes, kneading aid and A vulcanizable rubber mixture characterized by being selected from the group consisting of bifunctional coupling agents .
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---|---|---|---|
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